基于城市內澇治理的城市強排系統改進設計

劉慶泉

摘 ?要：隨著我國城市化進程的加快，城市內澇問題也越來越引起人們的關注。文章首先分析了城市內澇的發生原因，其次分析了基于城市內澇治理的城市強排系統改進設計，最后提出了基于城市內澇治理的城市強排系統的思想與結論，希望對城市內澇治理工作有所幫助。

關鍵詞：城市內澇;城市強排系統;改進設計

中圖分類號：TU992 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）22-0095-02

Abstract： With the acceleration of urbanization in China， the problem of urban waterlogging has attracted more and more attention. This paper first analyzes the causes of urban waterlogging， then analyzes the improved design of urban strong drainage system based on urban waterlogging control， and finally puts forward the idea and conclusion of urban strong drainage system based on urban waterlogging control， in the hope that it will be helpful to the control of urban waterlogging.

Keywords： urban waterlogging; urban drainage system; improved design

隨著我國城市化進程的日益加快，舊有的原生態雨水排放系統遭到了破壞和改變，大量魚塘、水塘被填平，透水地表被水泥化地表取代等。隨著硬底化面積的增加，城市的內澇水災就變得越來越嚴重，雨水集中降落到地面以后便匯聚成超量的地表徑流，若是沒有完善的管網系統作為雨水排水系統，那么城市內澇災害就會帶來諸多不便，乃至經濟損失。雨水排水系統是排水工程中的一項重要課題，承擔著將雨水排入河道的任務。盡管雨水排水系統在現代城市基本上都有，但是排水的等級較低，不足以應對大雨、暴雨，所以城市內澇仍是一個需要進一步探討解決的問題。

1 城市內澇的發生原因

1.1 全球氣候變暖氣候異常

隨著社會經濟生產活動的開展，工業廢氣排放，導致二氧化碳的排放嚴重超標。同時，人類社會對森林資源的破壞，影響了降水的分布，直接導致全球氣候變暖，進而對降水的分布造成了一定影響，城市內澇的現象也應運而生。近年來，我國的氣候環境發生了劇烈的變化，“旱的旱，澇的澇”，全國范圍內的降水更加集中，面對集中的暴雨沖擊，城市的排水設計系統不適應當前的實際需求，尤其是在我國的南方地區，在雨季導致內澇現象頻發，嚴重影響了當地的經濟生活。

1.2 不合理的城市排水系統規劃

解決城市內澇的有效方法和途徑，在于完善的排水系統，這也是目前世界范圍內廣泛采取的應對手段。良好的排水系統，不僅可以解決城市內澇現象，同時將水資源收集起來進行，加以利用，循環使用。由于我國城市化建設起步較晚，這方面的研究相對比較落后。往往是沒有充分考慮當地氣候以及降雨分布的特點，就設計并著手城市建設，規劃偏差致使城市內澇的問題比較尖銳。

1.3 城市化發展進程過快

地方的經濟發展水平對當地政府來說，發展意義重大。而城市化建設進程是一個重要的表現形式，由于沒有從多方面綜合考慮實際的發展情況，盲目的進行城市化發展，在沒有與之匹配的排水系統的情況下，迅速的推進城市的開發。而雨季或者降水集中出現的時候，沒有科學的排水系統，城市積水不斷上漲，不能及時排出，直接導致內澇災害。

2 基于城市內澇治理的城市強排系統改進設計

為了應對城市化區域氣象降水的復雜問題，要詳細探究內澇形成的各種可能因素，通過規劃建設、市政管理、水利調度、環境控制等多方面的協同作用下，在對排水系統進行設計時要遵循統籌性、前瞻性、科學性和合理性的技術設計原則，工程措施設計的同時更要考慮到非工程措施的問題，避免后期出現“重建輕管”的不良效果。從排水系統的整體結構分析，排水系統包括收水設施、輸送設施、末端設施三部分。收水設施負責將雨水引流入雨水管道;雨水管道承擔輸送設施的作用，末端設施中的雨水泵站是整個排水系統中的重要設施，起到提升排水效率的作用。因此，在實際的工程設計中，為了更加有效地應對城市內澇，優化改進雨水泵站的設計以及雨水管道的設計是值得重點研究的重要課題。

2.1 科學合理的規劃排水系統

相關部門在進行二次排水系統設計規劃過程中，要針對我國大中型城市普遍存在的排水系統設計缺陷以及不足，進行全面而具體的考慮，充分考慮當地氣候條件以及降水分布特點。在規劃過程中，要預留出改進空間，應對降水超標后相應系統設施的反應處理能力，以方便在技術快速發展下新排水系統的應用，用可持續發展的眼光看待城市內澇災害的問題。

2.2 提高雨水主干管道管徑

雨水管道在整個排水系統中有著承前啟后的作用，承擔著將雨水從雨水口輸送至排水泵站的功能，如咽喉一樣，因此，雨水管道管徑的設計是否得當，對整個排水系統的運行效率十分重要。在工程設計的過程中，設計雨水管道管徑時，要嚴格參照最新的給水排水設計規范標準，同時要兼顧當地的實際情況和對未來城市規劃及人口發展趨勢進行預測，適當增加管道的調蓄容積，合理提高管徑級別。除此之外，減少外溢雨水的產生，騰空主干管道則是在暴雨來臨前必須要做的。加大管徑的口徑，會對城市管道排布空間造成一定的影響，所以需要同管線綜合編制部門、建設管理部門一同協調，科學合理的將此項措施落實到位。

2.3 選取科學的降水流量計算方法

目前國際上通用的大氣降水流量的計算，一般是以傳統的推理公式法為基礎，作為數據計算方法。在外界環境不發生劇變之前，一定程度上，這種方法發揮了比較重要的作用，有效的提高了防治內澇災害的能力。但是這種方法是建立在恒定均勻流的理論基礎上的，若世界氣候出現了較大改變時，是無法發揮其功效的，所以需要及時的更換，采取國際通用的設計方法來指導實際防治工作，為實際的城市內澇災害防治提供準確的數據支持。

2.4 優化沉泥槽設置位置及數量

通過對已建成雨水管道的雨水口進行調查研究時發現，易澇點的常發地附近的雨水口大部分設置的沉泥槽設計不符合標準或淤積嚴重，雨水管道中雜物嚴重堵塞的情況經過國內一些內澇災害的實踐檢驗也被證明是內澇產生的原因之一。因此，沉泥槽的作用是顯而易見的。在設計排水管道時如不設置截留設施，雨水沖刷進入雨水口的雜物會堆積在排水管道內，為實現截留，便于清除雜物淤積，在工程設計時加入沉泥槽是一個很好的選擇。在某些地區雨水管道并不設置沉泥槽。按現有的工程設計情況來看，設置沉泥槽的在污水管道中應用較多，常用的設計設置間距150m至200m之間。考慮到降雨的來水特點一般是時間短、來水量大，因此，在對雨水管道進行工程設計時，應考慮設置沉泥槽，雨水管道中的沉泥槽設置間距要少于污水管道中的設計，沉泥井應當同步設置在雨水管道中，且沉泥井的設置間距在100m至150m之間為宜，為了利于管道排水以及管道雜物的沉淀，雨水泵站進水總管道前沉泥空間宜設置最少為50cm，且在檢查井內，沉泥井的設置數量應該為一到兩個。

2.5 雨水泵站設計規模考慮一定的安全余量

在整個排水系統的設計中雨水泵一般位于管網末端，屬于排水系統末端設施，所以泵站功能的可靠與否，決定了系統是否可以正常運行，同時排水系統科學完善的一個重要標志，是泵站規模確定的合理性。一般雨水管道是按照重力流進行設計，而雨水泵站規模的確定，則取決于雨水管道終端的設計流量。因此，要想確定雨水泵站的規模，某地塊內的總管道設計雨量就要首先計算出來。雨水在中小雨的情況下不會溢出管道及檢查井，會在管道中流動。當雨水較大時，過多的地面雨水流入管道內，超出管道的容納范圍，容納不了超設計標準雨量時，雨水就會溢出檢查井，在路面形成一定厚度的漫水層，管道內的雨水成為有壓流，并因無法承受過多地面雨水而造成路面積水。

一些新建區域在面對這些問題時為了整體性解決內澇問題，在設置凋蓄管涵、提升河道容量、提高管網規模的基礎上，適當提高泵站的設計標準，達到強排的目的。下面將以具體實例對此進行分析：某雨水泵站，泵站設計規模為7.5m3/s，地面集水時間20mim，綜合徑流系數0.5，暴雨重現期P=1年，匯水面積為180ha。在泵站的東南角是雨水管道的起點，雨水泵站位于排水系統的末端，下游為該區域主要泄洪及排水通道。考慮到現有泵站設計規模只能應對中小雨的雨量，因此，需要提升泵站的排澇能力，泵站最終的設計規模經過分析、結合雨洪風險余量推算出設計規模為9.0m3/s。同時占地面積基本不變，工程造價增加不到10%，泵站規模則增加20%。為了提高一部分排水管道的調蓄容積，把進泵站的雨水管道進行適當的擴大。

3 基于城市內澇治理的城市強排系統的思想與結論

泵站規模的提升，一定程度上可以緩解城市內澇的問題。在資金不足或者老城區改造的區域，為了逐步解決城市建設的問題，可以有選擇性的對泵站規模進行提升。而有條件的地區，則可以考慮一步到位，一并設計并實施官網、場站及調蓄等構筑物。所以，城市排水系統的規劃設計應充分比選研究，考慮到城市發展、人口增長趨勢、雨洪風險等因素，科學論證適當地提高雨水管道的管徑級別，提高排水泵站設計規模，合理設置沉泥槽，增加管道的調蓄容積，保證安全的情況下，極大的提升系統的排水能力。同時，應考慮到泥砂沉淀對系統排水能力的影響，合理設計沉泥井的位置和數量，確保管道排水的通暢。

綜上所述，對于城市內澇災害的防治，城市排水設施有著重要的促進作用。本文深入分析了目前我國在這方面的不足，并對其問題提出了具有實踐性的解決措施，希望可以對城市內澇的問題有所裨益，推動我國城市防治內澇災害工作進一步發展。

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